[发明专利]将脑信号与脑状态的有意改变和无意改变关联

说明书

交叉引用

本申请要求2012年1月24日提交的美国临时专利申请序列号61/590,235和2013年1月24日提交的美国实用型新专利申请序列号13/749,619的优先权，这些专利申请的内容以引用的方式整体并入本文。

发明领域

本发明涉及分析以提取并评估从包括人在内的受试动物收集的脑数据来检测有意脑信号以及无意和其它非预期的脑信号的方法。将这些信号与更高的脑认知功能或无意的潜在不良事件(如中风或癫痫)关联，并与这些信号到限定的触发事件或任务的转译关联。更具体地，本发明涉及一种从EEG、EMG、EOG、MEG、ECoG、iEEG、fMRI、LFP或得自由受试对象的脑活动所调制或调制脑活动的外围通道的其它信号进行的生理数据采集。

发明背景

脑电图(EEG)是用于测量脑产生的电活动的工具。脑的功能活动由放置在头皮上的电极收集。EEG在传统上提供关于患者脑功能的重要信息。头皮EEG被认为是用于测量由离子流出或流入已由神经递质约束的树突所导致的细胞外间隙中的突触后存在的电流聚集。因此，EEG和相似的模态在神经学中主要用作癫痫诊断工具，但是这项技术也可用于研究其它病理，包括睡眠障碍。

EEG和其它信号检测的最新进展已经允许通过对脑活动数据的归一化以及其它操作来自动实时检测睡眠和觉醒状态。另外，这些应用和方法还可用于自动获取病理状况和药疗效果。相关技术已经允许利用单通道检测器实时获取这些数据。这继而为进一步剖析睡眠和觉醒状态(包括REM与深度睡眠状态之间的清楚差异)提供机会。为有助于有效收集这些数据，已经利用单通道和无线数据传输开发出了头与带具系统(head and harness system)。参见(例如)国际专利申请号PCT/US2006/018120；国际专利申请号PCT/US2009/064632；国际专利申请号PCT/US2010/054346；美国专利申请号8,073,574；以及Low,Philip Steven(2007)“A new way to look at sleep:separation and convergence”.Published Thesis,University of California San Diego Electronic Theses and Dissertations(标识号：b6635681)，这些文献以引用的方式整体并入本文。至今，这项技术已经主要被应用于睡眠相关诊断引用以及病理和药疗的影响。

开发已在有希望使截瘫患者重新行走并且执行他们当前无法执行的其它任务的外骨骼和相关假体领域继续进行。另外，这些装置还可用于健康个体，如战场上的士兵、现场急救人员(first responder)、施工工程人员等。如Esko Bionics、Parker Hannifan以及Argo Medical Technologies的公司一直推进这些技术。参见(例如)美国专利号8,096,965；国际专利申请号WO2010101595A1；以及2006年11月15日提交的美国专利申请号11/600,291。另外，其它装置被利用来允许患有ALS、MS等的严重缺陷个体使用语音合成器等进行通信。通常，这些装置通过颊肌、使用眼睛跟踪器的眼睛等的移动激活。

因此，需要无创方法检测来自受试对象(包括失能个体)的有意通信和无意通信以评估并潜在响应脑状态的这些改变的生理暗示或为其做出准备。

发明概述

本发明提供这样的方法：通过例如EEG、EMG、EOG、MEG、ECoG、iEEG、fMRI、LFP等来无创地检测来自健康和患病受试对象(包括患有如ALS、MS等神经疾病的失能个体)的呈生理数据形式的有意通信和无意通信，并将这些有意信号和无意信号与脑状态的改变(包括更高认知功能)关联。也还需要利用这些有意通信来(例如)模拟言语或移动人工假体。另外需要获取来自患有如癫痫(或身体中的导致脑活动的改变的疾病)的病理状况的受试对象的无意信号，所述无意信号将与病理状况关联并可选地用于触发警报和/或干涉以更改、抑制所述无意事件或为所述无意事件做出准备。